小型污水站電氣設(shè)計(jì)的探討

廈門水務(wù)水處理科技有限公司，福建 廈門 3610001

隨著城市的建設(shè)不斷發(fā)展，很多城市污水排放口分散，如果進(jìn)行收集，集中處理，勢(shì)必要建設(shè)大量的污水管網(wǎng)。因此污水采用就地處理，處理達(dá)到環(huán)保要求水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，直接排放。這樣既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。對(duì)污染處理直接，對(duì)環(huán)境的改善有重要的意義。因此勢(shì)必建設(shè)很多配電及符合污水處理工藝的自動(dòng)控制系統(tǒng)，與污水處理工藝相配套。

1 小型污水處理站概述

小型污水處理站，一般指污水處理規(guī)模小于200m3/d。處理生活污水和生產(chǎn)污水。經(jīng)處理出水水質(zhì)，符合國(guó)家城鎮(zhèn)排放標(biāo)準(zhǔn)或當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

小型污水站的主要電氣設(shè)備如下：

（1）電氣主設(shè)備：格柵機(jī)、污水提升水泵、變頻給水泵、污泥濃縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、除臭機(jī)、鼓風(fēng)暴氣機(jī)、成套處理設(shè)備（如氣浮機(jī)、膜分離機(jī)、離子交換機(jī)）、紫外線消毒機(jī)。

（2）檢測(cè)及控制設(shè)備：加藥機(jī)、水質(zhì)檢測(cè)（COD、BOD、PH計(jì)、溶氧儀）、液位檢測(cè)（超聲波/壓力液位/浮球）、電動(dòng)蝶閥、電子壓力表、電子流量計(jì)、PLC 控制器。

2 小型污水站電氣設(shè)計(jì)

2.1 小型處理站負(fù)荷計(jì)算

污水處理站主要用電負(fù)荷在電氣主設(shè)備，根據(jù)單臺(tái)設(shè)備功率，參照工藝流程，對(duì)污水站負(fù)荷逐一統(tǒng)計(jì)，計(jì)算其總用電負(fù)荷。根據(jù)設(shè)備同時(shí)開(kāi)啟率，取同期系數(shù)。計(jì)算得出用電負(fù)荷。

式中：Pe—單臺(tái)設(shè)備功率；Kx—同期系數(shù)；Pc—總用電負(fù)荷KW

（備用設(shè)備、事故設(shè)備、檢修設(shè)備可以不計(jì)入總用電負(fù)荷。）

2.2 處理站供配電系統(tǒng)

小型污水處理站，單臺(tái)設(shè)備功率相對(duì)較小，總用電負(fù)荷不大，依照就近供電原則，就近接入生活或工業(yè)用電，低壓0.4kV出線電源。原則上不必建設(shè)專用配電室。

小型污水處理站用電等級(jí)，參照小城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)污水等級(jí)劃分，對(duì)于I 類污水處理廠，電力負(fù)荷應(yīng)選擇二級(jí)負(fù)荷供電，如果發(fā)生停電，極有可能影響區(qū)域間經(jīng)濟(jì)、生活與環(huán)境。其他停電影響較小的，用電負(fù)荷考慮三級(jí)供電。對(duì)于污水處理站在風(fēng)景名勝區(qū)、地鐵站點(diǎn)、高等級(jí)酒店、重要公共場(chǎng)所等，應(yīng)考慮采用一級(jí)負(fù)荷。

一/二級(jí)負(fù)荷，采用兩路0.4kV 電源進(jìn)污水站，兩路電源取自不同變電站，或同一變電站不同母線。進(jìn)線電源采用末端切換，電源進(jìn)站內(nèi)電控總箱上端雙電源切換；當(dāng)無(wú)法滿足雙電源及用電可靠性要求時(shí)，建議采用一路市電加一路發(fā)電機(jī)的雙電源供電方式。

低壓配電采用三相五線制，接地方式采用TN-S 系統(tǒng)。小型污水處理場(chǎng)站設(shè)備電機(jī)功率通常較小（小于10kW），因啟動(dòng)沖擊電流較小，可以直接啟動(dòng)。個(gè)別設(shè)備的功率大于10kW 的電機(jī)，可以采用軟啟動(dòng)或變頻啟動(dòng)。

3 泵站電氣設(shè)備用電安全

污水處理站，很多設(shè)備都浸泡在污水里，特別是潛污泵；設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間在水中，水泵絕緣下降，單臺(tái)設(shè)備漏電電流增加。因此很可能超過(guò)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)定的保護(hù)值，造成跳閘。過(guò)于平凡的跳閘不利于污水泵站的正常運(yùn)行，且維修成本增加。

潛水泵或污水處理設(shè)備電機(jī)，采用斷路器加熱繼電器保護(hù)。不考慮漏電保護(hù)，優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備可以穩(wěn)定正常運(yùn)行。缺點(diǎn)：水泵及設(shè)備漏電，引起中性線電壓升高，且易造成維護(hù)人員觸電的危險(xiǎn)，不利電網(wǎng)安全運(yùn)行，有可能損壞其他用電設(shè)備。

處理方法：在污水處理站中性線重復(fù)接地，在污水站內(nèi)設(shè)備做等電位聯(lián)結(jié)。

漏電電流在站內(nèi)形成閉合回路，站內(nèi)電位相等；這樣既不會(huì)頻發(fā)跳閘，中性線電壓不會(huì)升高，不影響電網(wǎng)安全，有利于污水設(shè)備的正常運(yùn)行。保證維保人員安全［1］。

4 小型污水站自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 PLC 控制硬件設(shè)置

（1）數(shù)字輸入點(diǎn)：水泵接觸器啟動(dòng)、停止開(kāi)關(guān)狀態(tài)反饋，浮球液位接通、斷開(kāi)狀態(tài)反饋。

（2）數(shù)字輸出點(diǎn)：各主要電氣設(shè)備控制狀態(tài)輸出，有：格柵機(jī)、污水提升泵、變頻給水泵、污泥濃縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、除臭機(jī)、暴氣鼓風(fēng)機(jī)、成套處理設(shè)備、紫外線消毒、電動(dòng)蝶閥開(kāi)關(guān)、攪拌機(jī)、加藥泵（帶時(shí)間控制），設(shè)備啟動(dòng)輸出。啟動(dòng)接觸器，設(shè)備通電工作。

（3）模擬輸入：超聲波、流量信號(hào)、壓力信號(hào)、pH 值信號(hào)、COD 值信號(hào)、BOD 值信號(hào)、溶氧儀，信號(hào)輸入采用4～20mA DC，采用屏蔽雙絞線電纜將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部程序塊運(yùn)算后，轉(zhuǎn)換成與實(shí)際工程量對(duì)應(yīng)的浮點(diǎn)數(shù)。

（4）模擬輸出：變頻水泵輸出、變頻鼓風(fēng)機(jī)；控制系統(tǒng)根據(jù)外部輸入信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部程序循環(huán)運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果經(jīng)內(nèi)部程序塊后，經(jīng)模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，采用屏蔽雙絞線電纜，將模擬量信號(hào)傳輸至控制現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度和水泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度［2］。

（5）通訊模塊：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)光信號(hào)，采用光纖，利用以太網(wǎng)，將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至管理中心。

4.2 PLC 控制軟件設(shè)置

（1）現(xiàn)場(chǎng)顯示屏：可視化監(jiān)控界面，主要顯示污水處理站系統(tǒng)工藝控制過(guò)程，污水設(shè)備間的相互關(guān)系，設(shè)備的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)儀表顯示數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、的實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)。并且可以現(xiàn)場(chǎng)操作，調(diào)整設(shè)置參數(shù)。

（2）上位機(jī)：顯示工藝流程，修改運(yùn)行參數(shù)；顯示水泵運(yùn)行狀態(tài)，液位狀態(tài)，主要污水處理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備故障及報(bào)警信息，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)歸檔及報(bào)表打印。

5 結(jié)束語(yǔ)

小型污水站電氣設(shè)計(jì)中，要理解污水工藝，根據(jù)工藝流程設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)控制程序，以求達(dá)到污水工藝要求，達(dá)到規(guī)范要求水質(zhì)指標(biāo)。改善環(huán)境城市環(huán)境。提升幸福指數(shù)。